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à l'intérieur de l'ordinateur

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Ajouté le : 21 juillet 2011
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fiche 4
À l’intérieur de l’ordinateur Alain Schuhl, illustré par Stud
Lien avec les programmes de 2002 SCIENCES –Les technologies de l’informa-tion et de la communication
Pour aller plus loin par Alain Shuhl, professeur de physique et chercheur en nanosciences Les transistors Au cœur du microprocesseur et des mémoires, le transistor travaille. Infatigable, il stocke, lit, écrit et manipule une interminable succession de 1 et de 0, les deux signes de l’alphabet numérique. Les transistors sont désormais regroupés par centaines de millions dans des petits boîtiers en résine d’où sortent de nombreuses pattes pour communiquer avec le reste du monde et, qui pour cette raison, portent le nom de « puces ».Le nombre de transistors que contient un microprocesseur «double tous les dix-huit mois ». Cette loi empirique énoncée par Gordon E. Moore dès 1965 reste encore d’actualité aujourd’hui. Ils sont de plus en plus nombreux, parce que de plus en plus petits. Mais pourquoi a-t-on besoin de composants électroniques aussi petits? Plus les composants sont petits, plus on peut stocker de transistors sur une même surface. Et comme le temps nécessaire pour qu’un électron traverse le système diminue, la vitesse de travail augmente. Les puces de 2015, qui intégreront un milliard de transistors de 20 nanomètres, fonctionneront à une fréquence d’au moins 20 GHz et auront une puissance dix à cent fois supérieure à celle des puces actuelles. Quant aux puces-mémoires, leur capacité prévisible sera, à la même époque, époustouflante : 16000 Gbits, de quoi stocker un milliard de pages, l’équivalent de la Bibliothèque nationale tout entière ! Aujourd’hui, dans les processus industriels, on utilise des transistors dont la taille n’excède pas 0,1 µm soit 100 nm. C’est déjà très petit : un nanomètre ne représente que cinq fois le diamètre d’un atome, et entre le nanomètre et le mètre, il y a le même rapport qu’entre un stade de football et la distance qui nous sépare du Soleil. Et les générations suivantes sont déjà prêtes dans les laboratoires de recherche. En continuant au même rythme, en 2020, la miniaturisation sera telle qu’il sera possible de dénombrer les atomes contenus dans un transistor.
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Quelle expérience peut-on faire en classe? Parlez-vous le langage binaire? Habituellement, pour compter, nous utilisons dix chiffres (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 et 9). Pour les nombres plus grands, nous utilisons les dizaines, les centaines, les milliers, etc. Ainsi, si nous ajoutons 1 à 9, nous obtenons un paquet de dix, qui s’appelle une « dizaine », et que l’on écrit 10. C’est d’ailleurs pour cela que notre système s’appelle le « sys-tème décimal». Quand nous écrivons 137 par exemple, cela signifie que le nombre est constitué d’une centaine, de trois dizaines et de sept unités. Les ordinateurs, quant à eux, utilisent le langage binaire, qui ne possède que deux chiffres : 0 et 1. Il faut donc écrire les nombres autrement. L’ordinateur utilise des pa-quets de deux, au lieu des paquets de dix de notre système décimal. Quand l’ordinateur ajoute 1 à 1, il obtient un paquet de deux qu’il écrit 10. Eh oui, en binaire, 10, cela signifie 1 paquet de deux et 0 paquet de un. Mais il y a des paquets de quatre, de huit, de seize, etc. Ainsi, 10111 signifie 1 paquet de seize, 0 paquet de huit, 1 paquet de quatre, 1 paquet de deux et 1 paquet de un. Dans notre sytème décimal, on écrirait 23. Amusons-nous à résoudre ces additions en langage bi-naire ! 1 + 1 = 10 Ou 10101+ 1 = 10110 En effet, 10101+ 1 = (10100+1) + 1= 10100 + 1 + 1 = 10100 + 10 = 10110 Ou bien : 10110 + 1 = 10111 100 + 10 + 1 = 111 10 + 10 = 100 1111 + 1 = 10000 11111111111111 + 1 = 100000000000000 Lectures en réseau, Internet : quel drôle de réseau!, Le Pommier (voir Fiche n° 11)
Quelques sites Internet http://www.linternaute.com/science/technologie/ dossiers/06/0604-voyage-ordinateur/index.shtml Ce site propose un voyage au cœur de l’ordinateur, en détaillant de façon très précise, le fonctionnement de chaque composant.